Введение к работе
Профессиональное техническое образование является базисом развития общества, основой совершенствования экономики, производства и ускорения научно-технического прогресса. В связи с модернизацией производства и внедрения новых технологий проектирования и проектирования инженерных объектов и изделий с использованием информационных и коммуникационных технологий растут требования работодателей к профессиональным умениям будущих инженеров. В этой связи формирование графо-аналитических умений будущих инженеров является одним из наиболее важных факторов влияния на повышение качества графо-аналитической профессиональной подготовки студентов технического вуза.
Современный этап реформирования профессионального образования характеризуется поиском и внедрением путей, позволяющих обеспечивать радикальное повышение профессиональной компетентности будущих специалистов технической сферы. Поскольку эффективное решение задач, стоящих перед научно-технической сферой, во многом определяется качеством технической подготовки будущих специалистов, проблема формирования их графо-аналитических умений становится актуальным направлением педагогических исследований.
Перед профессиональным техническим образованием стоят сложные задачи формирования профессиональной компетентности специалиста, обладающего различными умениями, которые обеспечивают наиболее полную реализацию профессиональных функций. Актуальность данной проблемы нашла отражение в различных научных работах, посвященных вопросам классификации профессиональных умений (Ю.К. Бабанский, А.В. Усова, Т.Н. Шамова, И.С. Якиманская и др.), психологических основ формирования профессиональных умений (Т.В. Кудрявцев, А.Н. Леонтьев, Б.Ф. Ломов, К.К. Платонов), формирования и развития профессиональных умений (ММ Зиновкина, А.К. Маркова, И.С. Якиманская и др.), формирования профессиональных умений в сфере технической деятельности (О.В. Варникова, В.И. Лятецкая, Л.А. Найниш, Л.В. Павлова, Л.М. Туранова, Н.И. Мокрицкая и др.), формирования графических умений (А.Д. Ботвинников, В.Н. Виноградов, В.А. Гервер, Н.Д. Калина, Ю.Ф. Катханова, И.Б. Кордонская, Б.Ф. Ломов, Е.В. Сазонова, Н.Ф. Четверухин и др.), формирования аналитических умений (Е.С. Гайдамак, СВ. Гиннэ, Ю.В. Дементьева, Т.Э. Кочарян, Т.Ю. Медведева, В.А. Сластенин, И.И. Хрулева и др.), формирования профессиональных умений с использованием информационных и коммуникационных технологий (Г.А. Кручинина, О.А. Козлов, М.В. Лагунова, М.Н. Марченко, Е.И. Машбиц, СВ. Панюкова, И.В. Роберт, В.А. Рукавишников, В.И. Якунин и др.).
Вместе с тем в научных работах целенаправленно не рассматривалась проблема формирования графо-аналитических умений у студентов технических вузов, что позволило сформулировать следующие противоречия:
- между необходимостью обеспечения технической сферы специалистами, владеющими графо-аналитическими умениями и отсутствием
специально разработанного процесса формирования графо-аналитических умений у студентов технического вуза;
- между современными требованиями к уровню развития графо
аналитических умений инженеров и неразработанностью научно-
методического обеспечения процесса формирования графо-аналитических
умений с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Выявленные противоречия позволили сформулировать проблему исследования: каковы пути эффективного формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий?
Сформулированная проблема определила выбор темы: «Формирование графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий».
Цель исследования: теоретически обосновать, разработать и экспериментально проверить процесс формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Объект исследования: профессиональная подготовка студентов технического вуза.
Предмет исследования: процесс формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Гипотеза исследования: процесс формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза будет более эффективным, если:
определена сущность графо-аналитических умений, а их структура согласована с современными требованиями к будущему инженеру;
научно обоснованы, разработаны этапы формирования графоаналитических умений студентов технического вуза;
разработано учебно-методическое обеспечение формирования графоаналитических умений студентов технического вуза, дифференцированных по этапам формирования и уровням сформированности умений с использованием информационных и коммуникационных технологий;
разработаны критерии и уровни сформированности графоаналитических умений студентов технического вуза.
Для достижения поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие задачи исследования:
Обобщить современные научные подходы к процессу формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза.
Определить сущность и структуру графо-аналитических умений студентов технического вуза, входящих в состав профессиональных умений будущих инженеров.
Разработать и научно обосновать этапы формирования графоаналитических умений студентов технического вуза.
Создать учебно-методическое обеспечение процесса формирования графо-аналитических умений.
Разработать критерии оценки сформированное графо-аналитических умений студентов технического вуза.
Осуществить опытно-экспериментальную проверку эффективности разработанных теоретических положений формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Теоретико-методологическую основу исследования составили научные труды в области психологии и педагогики:
ведущие идеи системного подхода к педагогическому процессу и исследованию педагогических систем (СИ. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, Н.В. Кузьмина, И.Я. Лернер и др.);
ведущие идеи деятельностного подхода (Л. С. Выготский, П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, В.А. Сластенин, Н.Ф. Талызина, С.Л. Рубинштейн, Э.Г. Юдин и др.);
ведущие идеи личностно-ориентированного подхода (Е.В. Бондаревская, М.А. Викулина, В.В. Сериков, В.А. Сластенин, И.С. Якиманская и др.);
теоретические основы профессионального образования и профессиональной педагогики (С.Я. Батышев, В.П. Беспалько, Н.В. Кузьмина, B.C. Леднев, СМ. Маркова, Ю.Н. Петров, В.А. Сластенин и др.);
основные идеи информатизации образования (О.А. Козлов, Г.А. Кручинина, Е.И. Машбиц, Е.С. Полат, И.В. Роберт и др.);
общие положения теории формирования умений (П.Я. Гальперин, Е.Н. Кабанова-Меллер, Н.А. Менчинская, К.К. Платонов, Н.Ф. Талызина, А.В. Усова, И.С Якиманская и др.);
положения исследований о возможностях использования информационных и коммуникационных технологий в качестве средства активизации графической деятельности студентов (Н.Д. Жилина, М.В. Лагунова, М.Н. Марченко, Т.В. Моисеева, М.Н. Рыскулова, К.Л. Черноталова, Э.Г. Юматова и др.);
положения теории и методики преподавания отдельных предметов технического цикла в высшей школе (В.И. Лятецкая, Л.А. Найниш, Л.В. Павлова, Л.М. Туранова и др.).
Для проверки выдвинутой гипотезы и решения поставленных задач был использован комплекс теоретических и практических методов исследования:
теоретические (теоретический анализ, обобщение и систематизация материалов психологической, педагогической, научно-технической, методической литературы, теоретическое проектирование процесса);
практические (наблюдение, собеседование, тестирование, анкетирование, педагогический эксперимент, методы математической, статистической и графической обработки результатов).
Базой исследования являлись Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волжский государственный инженерно-педагогический университет».
Этапы исследования: исследование проводилось с 2001 по 2009 гг. и включало следующие этапы:
этап (2001-2002 гг.) - теоретико-поисковый, основная задача которого заключалась в анализе состояния исследуемой проблемы, теоретическом анализе психологической, педагогической, научно-технической, методической литературы по проблеме исследования. Производился анализ современного состояния подготовки специалиста инженерно-технической сферы в высших учебных заведениях, существующих научных исследований в области формирования графо-аналитических умений. Уточнялась сущность графоаналитических умений. Формировалась цель, выдвигалась гипотеза, намечались задачи исследования.
этап (2003-2006 гг.) - теоретико-проектировочный, основная цель которого состояла в проверке и конкретизации ключевых понятий и теоретических положений исследования. Формулировались методологические положения и принципы, разрабатывался процесс формирования графоаналитических умений студентов с использованием информационных и коммуникационных технологий. Определялась структура и содержание процесса формирования умений, разрабатывалось учебно-методическое обеспечение, определялся порядок, методы и формы проведения формирующего и контролирующего экспериментов.
этап (2007-2009 гг.) - экспериментально-обобщающий, основная цель которого состояла в экспериментальной проверке выдвинутой гипотезы и в проверке эффективности разработанного процесса. Велась статистическая обработка данных, производилось оформление результатов, формулировались выводы, разрабатывались методические рекомендации, оформлялось диссертационное исследование.
Научная новизна исследования заключается в том, что разработанная совокупность теоретических положений и выводов содержит решение значимой для подготовки будущих инженеров задачи, направленной на повышение уровня графо-аналитических умений, способствующее совершенствованию профессиональной подготовки будущих специалистов, а именно:
1. Определены сущностные характеристики графо-аналитических умений студентов технического вуза, включающих совокупность осознанных, целенаправленных, освоенных умственных и практических действий на основе продуктивного применения политехнических и графических знаний, теоретического анализа, основанного на пространственно-образном и
абстрактно-логическом мышлении, обеспечивающих процесс создания
геометрической модели технического объекта и реализацию замысла в
технической документации, визуализирующей сущность модели в виде
чертежа, эскиза и т.п., выполненной различными средствами в соответствии с
требованиями Единой системы конструкторской документации. Выделена
система базовых графо-аналитических умений: визуально-графические,
преобразовательно-графические, конструкторско-технологические и
оформительско-исполнительские умения в контексте задачи ее формирования.
Разработан и реализован процесс формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза, представленный внутренней структурой (целевой, содержательный, деятельностный, процессуальный, результативный компоненты) и включающий этапы (мотивационно-целевой, теоретико-ориентировочный, репродуктивно-базовый, творческо-вариативный и контрольно-рефлексивный), раскрывающие логику рассматриваемого процесса.
Разработано учебно-методическое обеспечение, направленное на формирование графо-аналитических умений с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что исследование вносит определенный вклад в развитие теории и методики профессионального образования будущих инженеров, а именно:
дано психолого-педагогическое обоснование необходимости формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза;
уточнен понятийный аппарат, характеризующий сущность и структуру графо-аналитических умений студентов технического вуза;
уточнены относительно предмета исследования принципы формирования графо-аналитических умений: профессиональной направленности, информатизации, технологичности, наглядности;
выявлен структурно-функциональный состав графо-аналитических умений будущего инженера и их содержательное наполнение (визуально-графические, преобразовательно-графические, конструкторско-технологические и оформительско-исполнительские умения);
разработаны и обоснованы цели, содержание, методы, средства каждого этапа процесса формирования графо-аналитических умений с использованием информационных и коммуникационных технологий.
Практическая значимость исследования:
разработанные теоретические положения процесса формирования графо-аналитических умений у студента технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий внедрены в практику профессиональной подготовки в ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», в ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет», в ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»;
разработано и апробировано учебно-методическое обеспечение формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с
использованием информационных и коммуникационных технологий, включающее: учебную программу дисциплины «Графо-аналитические средства геометрического моделирования», учебно-методические пособия «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Инженерная компьютерная графика», комплекс заданий, направленных на формирование разных уровней графо-аналитических умений, комплекс диагностических методик, позволяющий выявить уровни сформированности графоаналитических умений студентов технического вуза, обеспечивающее возможность внедрения разработанных теоретических положений в образовательную практику вузов;
разработан и апробирован критериально-диагностический аппарат, позволяющий своевременно отслеживать изменения в процессе формирования графо-аналитических умений студента технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий;
полученные материалы исследования могут быть использованы для совершенствования профессиональной подготовки специалистов инженерно-технических специальностей, для разработки методических рекомендаций, корректировки и модернизации образовательных программ, а также на курсах повышения квалификации педагогических кадров.
Положения, выносимые на защиту.
Понятие «графо-аналитические умения студентов технического вуза» определяется как: совокупность осознанных, целенаправленных, освоенных умственных и практических действий на основе продуктивного применения политехнических и графических знаний, теоретического анализа, основанного на пространственно-образном и абстрактно-логическом мышлении, обеспечивающих процесс создания геометрической модели технического объекта и реализацию замысла в технической документации, визуализирующей сущность модели в виде чертежа, эскиза и т.п., выполненной различными средствами в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации. Структура умений включает следующие компоненты: визуально-графические, преобразовательно-графические, конструкторско-технологические и оформительско-исполнительские умения.
Процесс формирования графо-аналитических умений студентов технического вуза с использованием информационных и коммуникационных технологий представляет собой совокупность относительно самостоятельных и преемственно взаимосвязанных между собой этапов: мотивационно-целевой -формирующий цели студентов на понимание и признание профессиональной значимости и потребности в вырабатывании и развитии графо-аналитических умений; теоретико-ориентировочный - обеспечивающий теоретическую подготовку студентов, способствующий усвоению базовых знаний и обеспечению понимания студентами сущности и содержания графоаналитических умений; репродуктивно-базовый - формирующий графоаналитические умения в стандартных ситуациях; творческо-вариативный — формирующий графо-аналитические умения в нестандартных ситуациях; контрольно-рефлексивный - обеспечивающий осмысление собственной
деятельности, возможность определения уровней сформированности графоаналитических умений.
3. Программно-методическое обеспечение формирования графоаналитических умений студентов технического вуза:
учебная программа дисциплины «Графо-аналитические средства геометрического моделирования»;
учебные пособия «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», учебно-методический комплекс «Инженерная компьютерная графика», обеспечивающие теоретико-ориетировочный и репродуктивно-базовый этапы формирования графо-аналитических умений;
совокупность заданий, способствующих формированию графоаналитических умений в нестандартных ситуациях;
критериально-диагностический аппарат.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается:
применением современной методологии, использованием психологических, педагогических, научно-технических, методических источников, рациональным их сочетанием;
репрезентативностью экспериментальных данных, реальной возможностью воспроизведения эксперимента в типичных условиях (высших технических учебных заведениях);
длительной опытно-экспериментальной работой и личным участием в ней автора;
позитивными результатами эксперимента, подтверждаемыми статистическими методами обработки результатов.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на предметно-методических комиссиях кафедры инженерной графики ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»; кафедр педагогики, естественнонаучных дисциплин ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»; на Всероссийской научно-методической конференции «Информационные технологии в учебном процессе» (г. Н. Новгород, НГТУ, 2003, 2005 гг.), XVI Международной научно-технической конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (г. Пенза, ПГТА, 2005г.), Межвузовской научно-практической конференции студентов, аспирантов, специалистов, преподавателей и молодых ученых (г. Н. Новгород, УРАО, 2006г.), на Всероссийских совещаниях заведующих кафедрами инженерно-графических дисциплин вузов РФ (г. Казань, КГТУ, 2006г., г. Челябинск, ЮУрГУ, 2007г.), в рамках работы XXVII российской школы по проблемам науки и технологий, посвященной 150-летию К.Э Циолковского, 100-летию СП. Королева и 60-летию Государственного ракетного центра «КБ им. Академика В.П. Макеева» (г. Миасс, 2007г.).
Результаты исследования внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-строительный университет», ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет».
По результатам выполненного исследования опубликовано 16 работ, в том числе научные статьи и тезисы докладов, отражающие основное содержание диссертационного исследования.
Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложений.
